芯片做不大了，玻璃基板为什么是下一个战场？

这两天在外网看到有个博主在推玻璃基板以及说他的逻辑，意思就是说芯片做不大了的情况下，玻璃基板可能是下一个战场，博主叫nutty，大家感兴趣也可以去搜搜。

我仔细看了他这篇文章，讲得蛮有意思的，我也用我的理解大概梳理了一通。

他说过去五十年半导体行业只干一件事：把东西做小。10nm、5nm、3nm，拼命缩，但物理定律也在说到头了。于是思路反过来了，既然单颗芯片做不大，那就把几颗拼在一起，这就是Chiplet，像搭乐高一样。英伟达的Blackwell把两颗快顶到极限的die拼成一颗GPU，英特尔的Ponte Vecchio一口气拼了47颗小芯片。

那么问题来了，以前一颗芯片内部的连接靠内部走线，又快又宽又省电，拆成多颗以后，芯片之间的对话必须走"外部通道"，这些通道的质量直接决定整体性能，做芯片不够了，会连芯片的才是王者。

麦满分结构

博主打了一个很有意思的比方，把芯片封装想象成一个麦满分汉堡，去掉上面的盖子。

底下的面包片是基板（Substrate），负责供电、对外连接、物理支撑。上面的培根是芯片，GPU、HBM这些。中间夹的那层鸡蛋是中介层（Interposer），负责芯片之间的高速互联。这就是台积电的CoWoS：Chip-on-Wafer-on-Substrate，名字就是结构。

核心问题在于：鸡蛋和面包片拿什么材料做？这个选择决定了性能、成本、以及全球AI芯片的产能天花板。

有机基板统治了25年，AI把它打碎了

现在绝大多数基板是有机材料，树脂加玻纤堆叠，稳定便宜，从1990年代末取代陶瓷基板以来，一用就是25年，但AI芯片面前，有机基板同时挂了两科。

第一科：热胀冷缩。硅的热膨胀系数大约3 ppm/°C，有机基板17-20 ppm/°C，差了六七倍。封装小的时候无所谓，AI芯片那种大封装一加热，基板跟芯片朝不同方向拱起来，焊点直接裂开。

第二科：信号损耗。有机基板跑高频信号就像在土路上开快车，信号糊成一团。恢复信号要DSP拼命算，算就耗电，耗电就发热，发热信号更差，恶性循环。

硅中介层救了场，但太贵了

有机基板搞不定芯片之间的高速互联，台积电2012年的答案很直接：用硅来做中介层。同样是硅，热膨胀匹配，用半导体工艺做走线，精度高到头发丝的几分之一，没有硅中介层就没有今天的AI芯片。

但硅中介层占的是台积电的晶圆产能，回到麦满分的比喻：厨房就四个灶，炒鸡蛋要占两个，留给煎培根的灶就不够了，做桥和做芯片在抢同一条产线。成本也很高，一块大号硅中介层成本超过100美元，光中介层就占封装成本的一半以上，到2028年，封装一颗顶级AI芯片预计要花1300美元。尺寸也有极限，硅中介层从圆形晶圆上切割，同样受良率限制，性能到位了，但价格和产能跟不上。AI芯片需求在爆发，最好的桥反而成了最大的瓶颈。

玻璃来了

有机基板便宜但性能不够，硅中介层性能够但吃产能，中间空出来一个位置，玻璃就是来坐这个位置的，"玻璃基板"其实分两条路。

第一条：用玻璃替代硅中介层。把桥的材料从硅换成玻璃，用显示面板产业现有的大面积玻璃加工设备来做，等于不用占芯片产线的灶，灶全留给芯片，三星计划2028年走这条路。

第二条：用玻璃替代底部的有机基板，逻辑完全不同，是从底层突破有机基板的性能天花板，比有机基板贵，但性能值这个价，英特尔在这条路上投了超过10亿美元。

玻璃有什么好处

有机基板挂掉的两科考试，玻璃全过了。

热膨胀系数：通过调整成分可以做到接近3 ppm/°C，跟硅基本匹配，这是最根本的优势。有机基板做不了的大封装尺寸，玻璃基板做得了。

信号损耗：有机基板是土路，玻璃是铺好的柏油路。信号损耗低十倍以上。

另外还有两个有机基板永远学不会的本事。

表面极其光滑，有机基板表面是土路，玻璃表面是溜冰场。混合键合（Hybrid Bonding）这种直接把铜面对面压在一起的技术，需要的就是这种光滑度。连接间距可以从几十微米压到10微米以下，同样面积的连接数翻几十倍，有机基板做不到，玻璃做得到。2.透明，光可以穿过去。这意味着光波导可以直接做在基板里面，电信号变光信号在芯片之间传输，光互联的舞台从芯片表面延伸到了基板内部。

玻璃也有软肋

如果玻璃是万能的，早就上位了，它也有几个弊端。

1.会碎，切割、打孔、搬运过程中会产生微裂纹。芯片上下电成千上万次，热胀冷缩反复折腾，裂纹可能扩展到整片报废。行业在用边缘处理和强化工艺压制，但长期可靠性数据还不够。

2.导热差，硅的导热系数130-150 W/m·K，玻璃大约1 W/m·K，差了两个数量级。不过有个有趣的互补：如果基板里走的是光信号而不是电信号，光信号本身几乎不产生热量。玻璃的导热弱点跟光互联的优势正好互相对冲。

3.电源噪声，玻璃不吸收信号是优点，但同样不吸收电源噪声就变成了缺点。有机基板像嘈杂的咖啡馆，邻桌的杂音自然被背景噪声淹没。玻璃基板像空旷的音乐厅，一声咳嗽回荡整个大厅。电源供给的微小抖动在玻璃里会被放大。

可靠性、散热、电源噪声，三座山。实验室已经验证了可行性，但要走上量产线，这三座山必须翻过去，博主说2028年，玻璃预计开始进入顶级AI加速器的封装。

谁受益

这个我自己研究了一下，大概有几个公司是受益于玻璃基板的发展。

美股：$康宁(GLW)$ ，玻璃材料的老大，已经在做玻璃芯核基板（glass core substrate）技术研发，如果玻璃基板成为主流，GLW从光纤到基板两条线同时受益。$英特尔(INTC)$ ，在玻璃基板上投了超过10亿美元，走的是用玻璃替代有机基板的路线。

A股：$沃格光电(SH603773)$ ，国内少数明确布局半导体用玻璃基板的公司，已有相关技术储备。凯盛科技，中国建材旗下，UTG超薄玻璃和电子玻璃都在做，有往半导体方向延伸的可能。

简单说，玻璃基板这条线现在还在从实验室往量产走的路上，2028年是关键节点，真正的爆发要等量产验证通过以后，现在属于提前埋伏的阶段，材料端可以主要看GLW和沃格光电。